(57)【要約】【課題】簡単な信号処理システムで画像のグラデーションがある部分についてもノイズ除去能力を得ることのでき、かつ劣化の少ない画質を得ることができるようにする。【解決手段】注目画素を対称中心として対象位置にある一対の画素の平均値を求め、ｔｍｐ０〜ｔｍｐ３とする（ステップＳ１０１）。各ｔｍｐ０〜ｔｍｐ３と注目画素値Ｇｃと差を求め、これをｄ０〜ｄ３とする（ステップＳ１０２）。定数Ａ（＞０）により、前記ｄ０〜ｄ３の値を区間［−Ａ，Ａ］に制限し、その結果をｄｎ′とする（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３で求めたｄ０′〜ｄ３′から、周辺画素ｇ０〜ｇ３を再定義し、これら周辺画素を使ってＧのＬＰＦ重み付データでＬＰＦ処理を行い、ノイズ低減後のＧｃ′を得る（ステップＳ１０４）。【選択図】    図４
2006311501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子から出力された画像信号に対し、
注目画素を対称中心として対称位置に存在する複数の周辺画素の値の平均値である周辺画素平均値を算出し、
前記周辺画素平均値を、前記注目画素の値を中心とした所定範囲に制限した制限周辺画素値を算出し、
前記制限周辺画素値を、前記周辺画素の新たな値として、前記注目画素にローパスフィルタ処理を施し注目画素変換値を得ることを特徴とする画像信号のノイズ低減方法。
【請求項２】
撮像素子から出力された画像信号に対し、
注目画素にローパスフィルタ処理を施し注目画素ローパスフィルタ出力値を算出し、
前記注目画素ローパスフィルタ出力値を、前記注目画素の値を中心とした所定範囲に制限して注目画素変換値を得ることを特徴とする画像信号のノイズ低減方法。
【請求項３】
前記撮像素子から出力された画像信号は、
画素補間処理を施す前のベイヤー配列の信号であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像信号のノイズ低減方法。
【請求項４】
前記注目画素及び周辺画素はＧ成分の画素であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像信号のノイズ低減方法。
【請求項５】
前記撮像素子から出力された画像信号は、ガンマ変換処理を施す前の信号であることを特徴とする請求項１又は２に記載のノイズ低減方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の画像信号のノイズ低減方法を、複数回反復処理することを特徴とする画像信号のノイズ低減方法。
【請求項７】
撮像素子から出力された画像信号に対し、
注目画素を対称中心として対称位置に存在する複数の周辺画素の値の平均値である周辺画素平均値を算出する手段と、
前記周辺画素平均値を、前記注目画素の値を中心とした所定範囲に制限した制限周辺画素値を算出する手段と、
前記制限周辺画素値を、前記周辺画素の新たな値として、前記注目画素にローパスフィルタ処理を施し注目画素変換値を得る手段と
を備えることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項８】
撮像素子から出力された画像信号に対し、
注目画素にローパスフィルタ処理を施し注目画素ローパスフィルタ出力値を算出する手段と、
前記注目画素ローパスフィルタ出力値を、前記注目画素の値を中心とした所定範囲に制限して注目画素変換値を得る手段と
を備えることを特徴とするノイズ低減装置。
【請求項９】
被写体を撮像して画像信号を出力する撮像素子を備える撮像装置において、
前記撮像素子から出力された画像信号に対し、注目画素を対称中心として対称位置に存在する複数の周辺画素の値の平均値である周辺画素平均値を算出する手段と、
前記周辺画素平均値を、前記注目画素の値を中心とした所定範囲に制限した制限周辺画素値を算出する手段と、
前記制限周辺画素値を、前記周辺画素の新たな値として、前記注目画素にローパスフィルタ処理を施し注目画素変換値を得る手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
被写体を撮像して画像信号を出力する撮像素子を備える撮像装置において、
前記撮像素子から出力された画像信号に対し、注目画素にローパスフィルタ処理を施し注目画素ローパスフィルタ出力値を算出する手段と、
前記注目画素ローパスフィルタ出力値を、前記注目画素の値を中心とした所定範囲に制限して注目画素変換値を得る手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子から出力される画像信号のノイズ低減方法、ノイズ低減装置、及びこれらを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラ等においては、撮像素子から出力されデジタル変換された画像信号からノイズを除去する方法として、例えば平滑化フィルタや、メディアンカットフィルタを用いる方法が知られている。しかし、画像信号にそれらのフィルタをかけた場合にはノイズだけでなく画像のエッジ成分も失われることとなる。そのためエッジ成分を劣化させることなくノイズ成分を除去あるいは減少させることが必要となる。これに関しては、例えば下記特許文献１には、Ａ／Ｄコンバータから出力されたデジタル映像信号（画像信号）に対し、輝度レベルに基づき１画素ごとにノイズであるか否かを判別し、ノイズと判別された画素信号だけをデジタルフィルタに通すことにより、ノイズ成分の影響がなく、かつ解像度の劣化の少ない画像を得る方法が記載されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、前記方法は、画像信号に対して、それがノイズであるか否かの判別、及びその判別結果に応じた信号処理内容の切り換えを行うものであるため、ハードウェア資源等の信号処理システムの複雑化やコスト高を招くという問題があった。
【０００４】
そこで、出願人は特許文献２記載の発明を提案した。これにより、ハードウェア資源等の信号処理システムの複雑化やコスト高を招くという問題を解消することが可能となり、さらには画像のエッジを劣化することなくノイズを低減させることも可能となった。
【特許文献１】特開平８−３３１４２２号公報（「００３３」〜「００３６」段落参照。）
【特許文献２】特開２００４−３６３８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２記載の発明にあっては、前述のように画像のエッジを劣化することなくノイズを低減させることは可能であるが、画像のグラデーションがある部分については、ノイズ除去能力が低下するという課題が確認された。
【０００６】
本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な信号処理システムで画像のグラデーションがある部分についてもノイズ除去能力を得ることのでき、かつ劣化の少ない画質を得ることが可能となる画像信号の画像信号のノイズ低減方法、ノイズ低減装置及び撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために請求項１の発明にあっては、撮像素子から出力された画像信号に対し、注目画素を対称中心として対称位置に存在する複数の周辺画素の値の平均値である周辺画素平均値を算出し、前記周辺画素平均値を、前記注目画素の値を中心とした所定範囲に制限した制限周辺画素値を算出し、前記制限周辺画素値を、前記周辺画素の新たな値として、前記注目画素にローパスフィルタ処理を施し注目画素変換値を得る画像信号のノイズ低減方法とした。
【０００８】
かかる方法においては、画像信号におけるエッジなどの大きな振幅成分を保持したまま低振幅成分のノイズを低減させ、同時にエッジを劣化させることなくエッジ上のノイズを低減させることができる。また、画像のグラデーションがある部分についてもノイズ除去能力を得ることができる。しかも、画素の値に関係なく常に同一の処理を画像信号に施すだけで、それを実現することができる。
【０００９】
また、請求項２の発明にあっては、撮像素子から出力された画像信号に対し、注目画素にローパスフィルタ処理を施し注目画素ローパスフィルタ出力値を算出し、前記注目画素ローパスフィルタ出力値を、前記注目画素の値を中心とした所定範囲に制限して注目画素変換値を得る画像信号のノイズ低減方法とした。
【００１０】
かかる方法においても、画像信号におけるエッジなどの大きな振幅成分を保持したまま低振幅成分のノイズを低減させ、同時にエッジを劣化させることなくエッジ上のノイズを低減させることができる。しかも、画素の値に関係なく常に同一の処理を画像信号に施すだけで、それを実現することができる。
【００１１】
また、請求項３の発明にあっては、前記撮像素子から出力された画像信号は、画素補間処理を施す前のベイヤー配列の信号であるとした。
【００１２】
かかる方法によれば、ノイズ低減処理におけるデータ処理量を少なくすることができる。
【００１３】
また、請求項４の発明にあっては、前記注目画素及び周辺画素をＧ成分の画素とした。
【００１４】
かかる方法によれば、ローパスフィルタ処理におけるデータ処理量を最小とすることができる。
【００１５】
また、請求項５の発明にあっては、前記撮像素子から出力された画像信号は、ガンマ変換処理を施す前の信号であるとした。
【００１６】
かかる方法によれば、画像信号におけるガンマ変換後の階調特性に合わせた、ノイズ低減の対象とする階調領域の調整を行うことなく、低階調域から高階調域にかけて均一なノイズ低減を行うことができる。
【００１７】
また、請求項６の発明にあっては、請求項１から５のいずれかに記載の画像信号のノイズ低減方法を、複数回反復処理することとした。
【００１８】
かかる方法によれば、低周波数ノイズの低減効果を上げることができる。
【００１９】
また、請求項７の発明にあっては、撮像素子から出力された画像信号に対し、注目画素を対称中心として対称位置に存在する複数の周辺画素の値の平均値である周辺画素平均値を算出する手段と、前記周辺画素平均値を、前記注目画素の値を中心とした所定範囲に制限した制限周辺画素値を算出する手段と、前記制限周辺画素値を、前記周辺画素の新たな値として、前記注目画素にローパスフィルタ処理を施し注目画素変換値を得る手段とを備えるノイズ低減装置とした。
【００２０】
また、請求項８の発明にあっては、撮像素子から出力された画像信号に対し、注目画素にローパスフィルタ処理を施し注目画素ローパスフィルタ出力値を算出する手段と、前記注目画素ローパスフィルタ出力値を、前記注目画素の値を中心とした所定範囲に制限して注目画素変換値を得る手段とを備えるノイズ低減装置とした。
【００２１】
したがって、これら請求項７及び８に係る発明によれば、対応する請求項１及び２に記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００２２】
また、請求項９の発明にあっては、被写体を撮像して画像信号を出力する撮像素子を備える撮像装置において、前記撮像素子から出力された画像信号に対し、注目画素を対称中心として対称位置に存在する複数の周辺画素の値の平均値である周辺画素平均値を算出する手段と、前記周辺画素平均値を、前記注目画素の値を中心とした所定範囲に制限した制限周辺画素値を算出する手段と、前記制限周辺画素値を、前記周辺画素の新たな値として、前記注目画素にローパスフィルタ処理を施し注目画素変換値を得る手段とを備える撮像装置とした。
【００２３】
また、請求項１０の発明にあっては、被写体を撮像して画像信号を出力する撮像素子を備える撮像装置において、前記撮像素子から出力された画像信号に対し、注目画素にローパスフィルタ処理を施し注目画素ローパスフィルタ出力値を算出する手段と、前記注目画素ローパスフィルタ出力値を、前記注目画素の値を中心とした所定範囲に制限して注目画素変換値を得る手段とを備える撮像装置とした。
【００２４】
したがって、これら請求項９及び１０に係る発明によれば、対応する請求項１及び２に記載の発明と同様の作用効果を奏する撮像装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように請求項１，２、請求項７、８及び請求項９、１０の発明においては、画像信号におけるエッジなどの大きな振幅成分を保持したまま低振幅成分のノイズを低減させ、同時にエッジを劣化させることなくエッジ上のノイズを低減させることができるとともに、画像のグラデーションがある部分についてもノイズ除去能力を得ることができる。しかも、画素の値に関係なく常に同一の処理を画像信号に施すだけで、それを実現することができる。
【００２６】
また、請求項３の発明においては、ローパスフィルタ処理におけるデータ処理量を少なくすることができるようにした。よって、信号処理システムの負担を軽減することにより、それをハードウェア資源によって実現する場合におけるシステムの、より一層の低コスト化が可能となる。
【００２７】
また、請求項４の発明においては、ローパスフィルタ処理におけるデータ処理量を最小とすることができるようにした。これによっても、信号処理システムの負担を軽減することにより、それをハードウェア資源によって実現する場合におけるシステムの、より一層の低コスト化が可能となる。
【００２８】
また、請求項５の発明においては、画像信号におけるガンマ変換後の階調特性に合わせた、ノイズ低減の対象とする階調領域の調整を行うことなく、低階調域から高階調域にかけて均一なノイズ低減を行うことができる。これによっても、信号処理システムの負担を軽減することにより、それをハードウェア資源によって実現する場合におけるシステムの、より一層の低コスト化が可能となる。
【００２９】
また、請求項６の発明においては、低周波数ノイズの低減効果を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の第１の実施の形態を図にしたがって説明する。図１は、本発明に係るデジタルカメラ１の概略構成を示すブロック図である。
【００３１】
このデジタルカメラ１は、撮像素子であるＣＣＤ２により被写体を撮像し、撮像により取得した被写体画像をＬＣＤ（液晶表示装置）４に表示させるとともに、撮影操作に応じて、撮像した被写体画像を画像データに変換し画像メモリ５に記録する構成である。なお、画像メモリ５は、カメラ本体に内蔵又は着脱自在なフラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。
【００３２】
ＣＣＤ２は、感光部にベイヤー配列の原色フィルター（図５（ａ）参照）が設けられたものであり、ＣＣＤ２から出力されたアナログの撮像信号は、信号処理部３において各種の信号処理を施されて、最終的には輝度信号（Ｙ信号）と色差信号（Ｃｂ信号、Ｃｒ信号）を含んだＹＵＶデータ、すなわちデジタルの画像信号として出力される。
【００３３】
信号処理部３から出力された画像信号は、撮影待機状態にあるときＬＣＤ４に送られて被写体画像として表示される。また、撮影操作時には、ＣＰＵ６によりＪＰＥＧ等の所定フォーマットに従い圧縮され画像メモリ５に記録される。画像メモリ５に記録された圧縮後の画像データは、必要に応じＣＰＵ６により読み出され、いったん伸張された後ＬＣＤ４において静止画像、或いは動画像として再生表示される。
【００３４】
また、デジタルカメラ１は、ＣＰＵ６が前記画像データの圧縮・伸張、及び装置全体の制御に必要とする各種の制御プログラムが記録されたＲＯＭ７と、ＣＰＵ６の作業用メモリであるＲＡＭ８、キー入力部９、レンズ駆動部１０を有している。キー入力部９は、シャッターキーや、動作モードの切り替えに使用されるモード切替キー等からなり、キー操作に応じた操作信号をＣＰＵ６へ出力する。レンズ駆動部１０は、ＣＣＤ２の前面に配置されたフォーカスレンズを含むレンズ群を光軸方向に駆動するモーターや、それを制御するためのドライバー等から構成され、ＡＦ制御時におけるＣＰＵ６からの指令に基づきレンズ位置を変化させる。
【００３５】
図２は、前述した信号処理部３の詳細を示すブロック図である。信号処理部３は、ＣＣＤ２から入力したアナログの撮像信号が入力するアナログ処理部３１と、ノイズ低減部３２、色補間部３３、ホワイトバランス調整部３４、ガンマ補正部（ガンマＬＵＴ）３５、色変換部３６、エッジ強調部３７の各部から構成されている。
【００３６】
アナログ処理部３１は、ＣＣＤ２から出力された撮像信号に含まれるＣＣＤ２の駆動ノイズを減少させる相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ回路）と、ノイズ低減後における信号のゲインを調整する自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）、ゲイン調整後の信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を含み、ＣＣＤ２から入力したアナログの撮像信号をデジタルの画像信号（ベイヤーデータ）に変換する。ノイズ低減部３２は、アナログ処理部３１から出力された撮像信号に混入しているノイズを低減させる。なお詳細については後述する。
【００３７】
色補間部３３は、前記ノイズが低減されたベイヤーデータからＲ，Ｇ，Ｂの色成分について色補間を行って全画素分のＲＧＢデータを生成する。ホワイトバランス調整部３４は、画像を構成する全画素の色情報に基づきＲ，Ｇ，Ｂの色成分毎のゲイン調整を行うことによってホワイトバランスを調整する。ガンマ補正部３５は画像信号に対するガンマ特性（階調特性）の補正を行う。
【００３８】
色変換部３６は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色成分データから輝度信号（Ｙ信号）と色差信号（Ｃｂ信号、Ｃｒ信号）を含んだＹＵＶデータを生成する。エッジ強調部３７は、ハイパスフィルタ或いはマスクフィルタによりＹＵＶデータにおけるＹ信号の振幅を調整することによりエッジ強調を行い、かつエッジ強調により生じたノイズをコアリング処理等により除去し、処理後の画像信号をＣＰＵ６やＬＣＤ４へ出力する。
【００３９】
図３は、ＧのＬＰＦ重み付データ７１を示す図であり、図６は、Ｒ及びＢのＬＰＦ重み付データ７２を示す図である。
【００４０】
次に、前述したノイズ低減部３２について詳述する。ノイズ低減部３２は、所謂ローパスフィルタであって、図示しないが、５ライン分のラインメモリ、５ピクセル分の遅延素子と、各遅延素子からの出力に対して減算器、絶対値算出回路、リミッタ等が接続された構成である。そして、図４のフローチャートに示した処理アルゴリズムに従ったノイズ低減処理を行うことにより、アナログ処理部３１から入力したベイヤーデータにおけるノイズを低減させる。
【００４１】
すなわちノイズ低減部３２では、図５（ａ）に示した５×５の画素空間を処理単位としてＲＧＢの色成分データ毎に以下の動作を行う。まずＧデータについて説明すると、図５（ｂ）に示したように、注目画素（中心画素）、及びこれを対称中心として対象位置にあるその周辺８画素の値（画素値）に着目する。そして、注目画素を対称中心として対象位置にある一対の画素の平均値を求め、ｔｍｐ０〜ｔｍｐ３とする（ステップＳ１０１）。
つまり、
ｔｍｐ０＝（Ｇ０＋Ｇ３）／２
ｔｍｐ１＝（Ｇ１＋Ｇ２）／２
ｔｍｐ２＝（Ｇ４＋Ｇ７）／２
ｔｍｐ３＝（Ｇ５＋Ｇ６）／２
とする。
【００４２】
次に、下記のように各ｔｍｐ０〜ｔｍｐ３と注目画素値Ｇｃと差を求め、これをｄ０〜ｄ３とする（ステップＳ１０２）。
ｄ０＝ｔｍｐ０−Ｇｃ
ｄ１＝ｔｍｐ１−Ｇｃ
ｄ２＝ｔｍｐ２−Ｇｃ
ｄ３＝ｔｍｐ３−Ｇｃ
【００４３】
さらに、下記のように、定数Ａ（＞０）により、前記ｄ０〜ｄ３の値を区間［−Ａ，Ａ］に制限し、その結果をｄｎ′とする（ステップＳ１０３）。
ｄ０′＝ｆ０×ｍｉｎ（Ａ，│ｄ０│）
ｄ１′＝ｆ１×ｍｉｎ（Ａ，│ｄ１│）
ｄ２′＝ｆ２×ｍｉｎ（Ａ，│ｄ２│）
ｄ３′＝ｆ３×ｍｉｎ（Ａ，│ｄ３│）
ここで、ｆ０〜ｆ３はｄ０〜ｄ３の符号であり、ｍｉｎ（ａ，ｂ）はａとｂの小さい方を選択する演算子であり、｜ａ｜はａの絶対値を求める演算子である。
【００４４】
また、このステップＳ１０３で求めたｄ０′〜ｄ３′から、周辺画素ｇ０〜ｇ３を次のように再定義する。
ｇ０＝ｄ０′＋Ｇｃ
ｇ１＝ｄ１′＋Ｇｃ
ｇ２＝ｄ２′＋Ｇｃ
ｇ３＝ｄ３′＋Ｇｃ
これら周辺画素を使って図３に示したＧのＬＰＦ重み付データ７１でＬＰＦ処理を行い、ノイズ低減後のＧｃ′を得る（ステップＳ１０４）。
Ｇｃ′＝（４×ｇ０＋４×ｇ１＋２×ｇ２＋２×ｇ３＋４×Ｇｃ）／１６
【００４５】
＝（４×ｄ０′＋４×ｄ１′＋２×ｄ２′＋２×ｄ３′＋１６×Ｇｃ）／１６
なお、図３に示したＧのＬＰＦ重み付データ７１（１倍、２倍、４倍）はあくまでも一例であり他の値を用いるようにしてもよい。
【００４６】
引き続き、Ｂ，Ｒの色成分データについても、上述したＧデータと同様の処理を行いノイズを低減させる。但し、その際には図５（ｃ）、同図（ｄ）に示したように、注目画素値Ｂｃ，Ｒｃに対して８画素分の周辺画素値Ｂ０〜Ｂ７，Ｒ０〜Ｒ７を用いた処理を行い、かつ前述した重み付け倍率は、例えば図６に示したＲ及びＢのＬＰＦ重み付データ７２とする。
【００４７】
以上のように前記ノイズ低減部３２における処理では、アナログ処理部３１から入力したベイヤーデータのＲＧＢの各色成分データ毎に、注目画素値を、周辺画素値の影響を一定以上受けない元の値と近い値に変換するため、エッジなどの大きな振幅成分を保持したまま、撮像信号に混入している低振幅ノイズを低減させることができる。また、エッジ部分の画素についても、注目画素値に近い周辺画素値（修正値）のみで平均化を行うため、エッジを劣化させることなくエッジ上のノイズも低減させることができる。また、画像のグラデーションがある部分についてもノイズ除去能力を得ることができる。しかも、注目画素値や周辺画素値に関係なく常に同一の処理を画像信号に施すだけである。従って、信号処理システムが簡単であり低コストでノイズ除去ができるとともに、劣化の少ない画質を得ることができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、ＲＧＢの各色成分データの全てを処理対象としてノイズ低減処理（ローパスフィルタ処理）を行うようにしたが、輝度成分が最も多いＧデータのみにノイズ低減処理を施すようにしても構わない。その場合であっても実用上の効果を得ることができる。
【００４９】
また、本実施の形態を、複数回反復処理してもよい。これにより、低周波数ノイズの低減効果をあげることができる。
【００５０】
図７は、前述した第１の実施の形態と等価な変形例を示すものである。
すなわちノイズ低減部３２では、図５（ａ）に示した５×５の画素空間を処理単位としてＲＧＢの色成分データ毎に以下の動作を行う。まずＧデータについて説明すると、図５（ｂ）に示したように、注目画素（中心画素）、及びこれを対称中心として対象位置にあるその周辺８画素の値（画素値）に着目する。そして、注目画素を対称中心として対象位置にある一対の画素の平均値を求め、ｔｍｐ０〜ｔｍｐ７とする（ステップＳ３０１）。
つまり、
ｔｍｐ０＝ｔｍｐ３＝（Ｇ０＋Ｇ３）／２
ｔｍｐ１＝ｔｍｐ２＝（Ｇ１＋Ｇ２）／２
ｔｍｐ２＝ｔｍｐ７＝（Ｇ４＋Ｇ７）／２
ｔｍｐ３＝ｔｍｐ６＝（Ｇ５＋Ｇ６）／２
とする。
【００５１】
次に、下記のように前記画素の平均値と注目画素値Ｇｃと差を求め、これをｄ０〜ｄ７とする（ステップＳ３０２）。
ｄ０＝ｔｍｐ０−Ｇｃ
ｄ１＝ｔｍｐ１−Ｇｃ
・・・
ｄ７＝ｔｍｐ７−Ｇｃ
【００５２】
さらに、下記のように、定数Ａ（＞０）により、前記ｄ０〜ｄ７の値を区間［−Ａ，Ａ］に制限し、その結果をｄｎ′とする（ステップＳ３０３）。
ｄ０′＝ｆ０×ｍｉｎ（Ａ，│ｄ０│）
ｄ１′＝ｆ１×ｍｉｎ（Ａ，│ｄ１│）
・・・
ｄ７′＝ｆ７×ｍｉｎ（Ａ，│ｄ７│）
但し、ｆ０〜ｆ７はｄ０〜ｄ７の符号であり、ｍｉｎ（ａ，ｂ）はａとｂの小さい方を選択する演算子であり、｜ａ｜はａの絶対値を求める演算子である。
【００５３】
また、このステップＳ３０３で求めたｄ０′〜ｄ７′から、周辺画素値ｇ０〜ｇ７を次のように再定義する（ステップＳ３０４）。
ｇ０＝ｄ０′＋Ｇｃ
ｇ１＝ｄ１′＋Ｇｃ
・・・
ｇ７＝ｄ７′＋Ｇｃ
これら周辺画素を使って図３に示したＧのＬＰＦ重み付データ７１でＬＰＦ処理を行い、ノイズ低減後のＧｃ′を得る（ステップＳ３０５）。
Ｇｃ′＝（４×Ｇｃ＋２×ｇ０＋２×ｇ１＋２×ｇ２＋２×ｇ３＋ｇ４＋ｇ５＋ｇ６＋ｇ          ７）／１６
【００５４】
＝（４Ｇｃ＋２（ｇ０＋ｇ１＋ｇ２＋ｇ３）＋ｇ４＋ｇ５＋ｇ６＋ｇ７）／１６
【００５５】
引き続き、Ｂ，Ｒの色成分データについても、上述したＧデータと同様の処理を行いノイズを低減させる。但し、その際には図５（ｃ）、同図（ｄ）に示したように、注目画素値Ｂｃ，Ｒｃに対して８画素分の周辺画素値Ｂ０〜Ｂ７，Ｒ０〜Ｒ７を用いた処理を行い、かつ前述した重み付け倍率は、例えば図６に示したＲ及びＢのＬＰＦ重み付データ７２とする。
【００５６】
図８は、本発明の第２の実施の形態を示すものである。
下記式に示すように、注目画素のＬＰＦ出力ＧｃＬｐｆを求め、この時の重み付けは図３に示した重み付データ７１を用いる（ステップＳ２０１）。
ＧｃＬｐｆ＝
｛２×（Ｇ０＋Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３）＋（Ｇ４＋Ｇ５＋Ｇ６＋Ｇ７）＋４×Ｇｃ｝／１６
【００５７】
次に、下記のようにＧｃとＧｃＬｐｆとの差ｄＧｃを求める（ステップＳ２０２）。
ｄＧｃ＝Ｇｃ−ＧｃＬｐｆ
【００５８】
さらに、下記のように、定数Ａ（＞０）により、ｄＧｃの値を区間［−Ａ，Ａ］に制限し、その結果をｄＧｃ′とする（ステップＳ２０３）。
ｄＧｃ′＝ｆｄＧｃ×ｍｉｎ（Ａ，│ｄＧｃ│）
ここでｆｄＧｃは、ｄＧｃの符号である。
【００５９】
また、ＧｃからｄＧｃ′を引いて、ノイズ低減後のＧｃ′を得る（ステップＳ２０４）。
Ｇｃ′＝Ｇｃ−ｄＧｃ′
なお、図３に示したＧのＬＰＦ重み付データ７１（１倍、２倍、４倍）はあくまでも一例であり他の値を用いるようにしてもよい。
【００６０】
引き続き、Ｂ，Ｒの色成分データについても、上述したＧデータと同様の処理を行いノイズを低減させる。
【００６１】
なお、本実施の形態においては、前述したアルゴリズムによるノイズ低減処理をアナログ処理部３１から入力したベイヤーデータに対して行う場合について説明したが、前記ノイズ低減処理は、例えば色変換部３６において生成されたＹＵＶデータの輝度（Ｙ）データに対して行うこともでき、その場合においてもエッジなどの大きな振幅成分を保持したままで低振幅のノイズを除去することができ、かつエッジの品質を維持したままエッジ上のノイズを低減することができる。
【００６２】
また、本実施の形態ではＣＣＤ２がベイヤー配列の原色フィルターを有し、色分離以前の画像信号がベイヤーデータである場合について説明したが、ＣＣＤ２（ＭＯＳ型の撮像素子であってもよい）が他の色配列のフィルターを有する構成である場合についても、本実施の形態と同様のノイズ低減処理を色分離以前の画像信号に対して行うことにより、前記効果を得ることができる。
【００６３】
さらに、本実施の形態では、ノイズ低減処理をガンマ変換前に行うため、低階調域から高階調域にかけて均一なノイズ低減を行うことができる。しかも、ガンマ変換後に行う場合にあっては階調毎にノイズ定数Ａを可変させる必要があるが（ガンマ変換を行った後には低階調域のノイズが増幅されるためである。）、本実施の形態のようにガンマ変換前に行う場合においてはそのような必要がない。したがって、これによってもハードウェア資源を削減することができる。
【００６４】
図９は、本発明の第３の実施の形態を示すものであり、ノイズ低減部３２での処理を繰り返し行うようにしたものである。
図１０のフローチャートに示すように、前述した第１の実施の形態又は第２の実施の形態に示したノイズ低減処理をある画素のＧ，Ｂ，Ｒの色成分データについて行う（ステップＳ４０１）。当該画素のＧ，Ｂ，Ｒの色成分データについてのノイズ低減処理が終了したならば、全ての画素についてノイズ低減処理が終了したか否かを判断し（ステップＳ４０２）、終了していない場合には、次の画素を選択し（ステップＳ）、当該画素に対してノイズ低減処理を行う（ステップＳ４０１）。
【００６５】
そして、全ての画素についてノイズ低減処理が終了したならば、カウンタＣの値をカウントアップさせ（ステップＳ４０４）、このカウントアップさせたカウンタＣの値が所定値Ｎとなったか否かを判断する（ステップＳ４０５）。Ｃ≠Ｎであるならば、ステップＳ４０１に戻ってノイズ低減処理を反復し、Ｃ＝Ｎとなった時点で終了する。したがって、本実施の形態によれば、前述した第１又は第２の実施の形態のノイズ低減処理がＮ回反復実行されることにより、低周波数ノイズの低減効果を上げることができる。
【００６６】
すなわち、前記図３及び図６のフィルタ係数は、１次元のフィルタ係数（１，２，１）を、２次元に拡張したものであるが、１次元フィルタの周波数特性を図１１（Ａ）に示す。このフィルタを２回かけると、
（１，２，１）＊（１，２，１）＝（１，４，６，４，１）  （但し、＊は畳み込み演算を示す）
となり、（１，４，６，４，１）を係数とする１次元フィルタを１回かけるのと等価であることが分かる。その周波数特性を図１１（Ｂ）に示す。同図（Ａ）と（Ｂ）とを比較すると、（Ｂ）の方が遮断周波数が低周波側にシフトしている。よって、低周波数のノイズ低減効果が高くなるとすることができ、また、回数を多くするほどその効果は高まる。
前記図３のフィルタを２回かけた場合に相当するフィルタ係数を図１２に示し、図６のフィルタを２回かけた場合に相当するフィルタ係数を図１３に示す。
【００６７】
なお、本実施の形態においては、本発明を主として静止画の撮影及び記録を行うデジタルカメラに適用した場合について説明したが、本発明はこれ以外にも、デジタルビデオカメラ等のように画像信号の処理を必要とする他の映像機器においても実施可能であり、その場合においても前述した効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態を示すデジタルカメラのブロック図である。
【図２】信号処理部の詳細を示すブロック図である。
【図３】ＧのＬＰＦ重み付データを示す図である。
【図４】第１の実施の形態のノイズ低減部における処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図５】（ａ）はノイズ低減処理の処理単位となる画素空間、（ｂ）〜（ｄ）は画素空間における注目画素と周辺画素を示す図である。
【図６】Ｒ及びＢのＬＰＦ重み付データを示す図である。
【図７】第１の実施の形態のノイズ低減部における処理アルゴリズムの変形例を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態のノイズ低減部における処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図９】第３の実施の形態の信号処理部の詳細を示すブロック図である。
【図１０】同実施の形態の処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１１】（Ａ）は（１，２，１）を係数とする１次元フィルタの周波数特性を示す図であり、（Ｂ）は（１，４，６，４，１）を係数とする１次元フィルタの周波数特性を示す図である。
【図１２】図３のフィルタを２回かけた場合に相当するフィルタ係数を示す図である。
【図１３】図６のフィルタを２回かけた場合に相当するフィルタ係数を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１    デジタルカメラ
２    ＣＣＤ
３    信号処理部
３１    アナログ処理部
３２    ノイズ低減部
３３    色補間部
３４    ホワイトバランス調整部
３５    ガンマ補正部
３６    色変換部
３７    エッジ強調部
【図１】
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【図２】
2006311501.tif 000004
【図３】
2006311501.tif 000005
【図４】
2006311501.tif 000006
【図５】
2006311501.tif 000007
【図６】
2006311501.tif 000008
【図７】
2006311501.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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